Способ определения линейных перемещений

 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к измерениям линейных перемещений преимущественно в длинномерных строительных конструкциях. Целью изобретения является повышение точности и чувствительности температурно независимых измерений. На электропроводный стержень, связанный одним концом с перемещающимся контролируемым объектом , подают электрический ток, величину которого изменяют так, чтобы положение другого конца стержня относительно неподвижного объекта оставалось неизменным, и измеряют ИСХОДНУЮ длину стержня, а также его электрическое сопротивление до и после перемещения контролируемого объекта . По измеренным величинам с учетом известных температурных коэффициентов линейного расширения и электрического сопротивления стержня определяют величину линейного перемещения контролируемого объекта относительно неподвижного объекта . 1 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1733919 А1 (19) (ll) (si)s G 01 В 7/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1(. G3 о ЧО > (21) 4733815/28 (22) 01.09.89 (46) 15.05,92. Бюл, М 18 (71) Куйбышевский филиал Всесоюзного института по проектированию организации энергетического строительства "Оргэнергострой" (72) Г.К. Скрипицын и В.С. Иванов (53) 621.317.39:731.17 (088.8) (56) Серьезнов А.Н, Измерение при испытаниях авиационных конструкций на прочность. M.: Машиностроение, 1976, с. 123 — 124, Авторское свидетельство СССР

N 781533, кл. G 01 В 5/14, 1979, (54) С ПОСО Б 0 П P Е Д ЕЛ Е Н И Я Л И Н Е Й Н Ы X

ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике, а именно к измерениям линейных перемещений преимущественно в

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к измерению линейных перемещений, преимущественно в длинномерных строительных конструкциях.

Известен способ измерения расстояния между двумя поверхностями, заключающийся в том, что мерный провод с известным температурным коэффициентом линейного расширения закрепляют на первой поверхности, провешивают с определенным натяжением и по перемещению другого конца мерного провода относительно.второй поверхности с помощью отсчетного приспособления, например датчика, определяют измеряемую величину. длинномерных строительных конструкциях.

Целью изобретения является повышение точности и чувствительности температурно независимых измерений. На электропроводный стержень, связанный одним концом с перемещающимся контролируемым объектом, подают электрический ток, величину которого изменяют так, чтобы положение другого конца стержня относительно неподвижного объекта оставалось неизменным, и измеряют исходную длину стержня, а также его электрическое сопротивление до и после перемещения контролируемого объекта, По измеренным величинам с учетом известных температурных коэффициентов линейного расширения и электрического сопротивления стержня определяют величину линейного перемещения контролируемого объекта относительно неподвижного объекта. 1 ил, Недостаток этого способа — низкая точность измерения из-за влияния температуры окружающей среды.

Наиболее близким к изобретению является способ измерения линейных перемещений, заключающийся в том, что на контролируемом объекте закрепляют один конец стержня с известным темпера-, турным коэффициентом линейного расширения и с помощью отсчетного устройства фиксируют положение второго конца стержня относительно неподвижного объекта до и после перемещения контролируемого объекта.

В данном способе предусматриваются меры для компенсации влияния температуры на результат измерения. Для этого па1733919 раллельно первому закрепляют второй стержень с другим коэффициентом линейного расширения, а отсчетное устройство связывают с обоими стержнями посредством рычага, у которого расстояния от точки его соприкосновения с отсчетным устройством до точек шарнирного соединения со стержнями пропорциональны коэффициентам линейного расширения соответствующего провода.

Однако известный способ характеризуется низкой точностью измерения из-за наличия таких методических погрешностей, как погрешности чувствительности и нелинейности отсчетного устройства, погрешность из-за гистерезиса, вызванного люфтом и трением в шарнирных соединениях, а также сложностью измерительного устройства, Цель изобретения — повышение точности и чувствительности температурно-независимых измерений.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу определения линейных перемещений, заключающемуся в том, что на контролируемом объекте закрепляют один конец стержня с известным температурным коэффициентом линейного расширения и с помощью отсчетного устройства фиксируют положение второго конца стержня относительно неподвижного объекта до и после перемещения контролируемого объекта, стержень выполняют электропроводным и предварительно определяют его температурный коэффициент электрического сопротивления, после закрепления на контролируемом объекте на стержень подают электрический ток и при этом измеряют его электрическое сопротивление и длину, а после перемещения контролируемого объекта измеряют длину стержня изменением величины тока до восстановления исходных показаний отсчетного устройства и вновь измеряют его электрическое сопротивление, по измеренным значениям сопротивления и длины стержня с учетом известных температурных коэффициентов линейного расширения и электрического сопротивления определяют величину перемещения контролируемого объекта, На чертеже показана схема осуществления способа определения линейных перемещений верхнего конца колонн виброизолированного фундамента турбоагрегата крупной ТЭС вследствие монтажа оборудования.

На схеме обозначено: 1 — электропроводный стержень; 2 — исследуемая колонна;

3 — нижняя плита фундамента; 4 — верхняя плита фундамента; 5 — источник тока; 6— регулятор тока; 7 — амперметр; 8 — вольтметр; 9 — отсчетное устройство, Способ осуществляют следующим обра5 зом, Электропроводный стержень 1 с известными заранее определенными температурными коэффициентами Р линейного расширения и а электрического сопротив10 ления закрепляют в точке М на уровне конца А колонны 2 (контролируемого объекта), установленной на нижнюю плиту 3 фундамента (неподвижный объект) и нагруженной верхней плитой 4 фундамента, К концам

15 электропроводного стержня 1 подключают источник 5 тока через последовательно включенные регулятор 6 тока и амперметр 7. С помощью регулятора 6 устанавливают величину тока, обеспечивающего

20 нагрев электропроводного стержня 1 до некоторой температуры Т1, при которой линейное расширение его заведомо превышает ожидаемое значение деформации колонны 2. Затем с помощью отчетного

25 устройства 9 фиксируют положение точки N стержня относительно плиты 3 и измеряют с помощью амперметра 7 и вольтметра. 8 электрическое сопротивление R< отрезка

MN электропроводного стержня 1, а также

30 его длину I< (положение а ), После монтажа оборудования вследствие сжатия колонны (положение "б") точка N электропроводного стержня 1 сместится вниз на величину д, а отсчетное устройство

35 9 покажет рассогласование и характер деформации колонн (сжатие). Изменяя с помощью регулятора 6 тока нагрев электропроводного стержня 1, добиваются изменения длины (укорочения) отрезка MN

40 до восстановления исходного показания отсчетного устройства 9 (положение "в"). Измеряют электрическое сопротивление Rz отрезка MN электропроводного стержня, соответствующее новой температуре Тг

45 стержня.

Искомую величину перемещения д конца А колонны вследствие ее деформирования определяют, используя соотношение:

Как следует из расчетного соотношения, результатизмерения не зависитотзначения температуры окружающей среды. На результат измерения не влияет также неравномерность нагрева электропроводного

1733919

Составитель В,Иванов

Редактор М,Бандура Техред M,Ìoðãåíòàë Корректор О.Кравцова

Заказ 1662 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент",.г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 стержня и нестационарность условий теплообмена, так как электрическое сопротивление стержня является интегральной оценкой температуры по всей длине на момент измерения, 5

В данном способе реализуется компенсационныйй метод измерения (метод уравновешивания), характеризующийся простотой и минимальными методическими погрешностями. 10

Способ позволяет определять линейные перемещения, составляющие единицы микрометров при реальной длине деформируемых конструкций в несколько десятков метров, 15

Формула изобретения

Способ определения линейных перемещений, заключающийся в том, что на контролируемом объекте закрепляют один конец стержня с известным температурным 20 коэффициентом линейного расширения и с помощью отсчетного устройства фиксируют положение второго конца стержня относительно неподвижного объекта до и после перемещения контролируемого объекта, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и чувствительности температурно-независимых измерений, стержень выполняют электропроводным и предварительно определяют его температурный коэффициент электрического сопротивления, после закрепления на контролируемом объекте на стержень подают электрический ток и при этом измеряют его электрическое сопротивление и длину, а после перемещения контролируемого объекта изменяют длину стержня изменением величины тока до восстановления исходных показаний отсчетного устройства и вновь измеряют его электрическое сопротивление, по измеренным значениям сопротивления и длины стержня с учетом известных температурных коэффициентов линейного расширения и электрического сопротивления определяют величину перемещения контролируемого объекта.